Service Communautaire d'Information sur la Recherche et le Développement - CORDIS

Des éléments constitutifs à base de bore pour la nanostructuration des molécules

Un certain nombre de structures chimiques poreuses complexes sont de grande utilité dans la séparation et le stockage du gaz. Des scientifiques ont développé une nouvelle catégorie d'éléments constitutifs pour ces structures et ont démontré leur utilité.
Des éléments constitutifs à base de bore pour la nanostructuration des molécules
Les grandes structures poreuses gagnent du terrain dans de nombreuses applications industrielles, notamment les entités supramoléculaires formées de deux ou plusieurs molécules organiques ainsi que les structures organométalliques (MOF). Les MOF sont des interactions de type réseaux tridimensionnels (3D) comportant des joints métalliques, des séquences de liaison organiques et beaucoup d'espace vide entre les deux. La synthèse de ces structures supramoléculaires s'appuie sur certains éléments constitutifs tels que les macrocycles ou les cages organiques. Les macrocycles sont des composés constitués de très grandes structures circulaires.

Les éléments constitutifs des macrocycles ou des cages peuvent former des structures poreuses lors de l'élimination des molécules de solvants résiduelles, ainsi que des réseaux polymères en 2D et en 3D capables d'auto-assemblage. Les approches de type synthétique classiques s'appuient sur des métaux de transition. Les scientifiques ont lancé le projet BOROMAT afin de concevoir et de synthétiser de nouvelles catégories d'éléments constitutifs à base de bore (B) et d'autres éléments légers. Ces derniers ont des densités beaucoup plus faibles que les métaux de transition et présentent des avantages intrinsèques pour des applications telles que le stockage du gaz.

De nouveaux macrocycles organiques composés d'anneaux de borasiloxane fonctionnalisés ont été synthétisés et utilisés comme éléments constitutifs de structures plus complexes dans des réactions de polycondensation. En outre, en utilisant la synthèse mécanochimique, les macrocycles ont généré de meilleurs rendements par rapport à ceux obtenus avec des méthodes reposant sur des méthodes plus conventionnelles basées sur les solutions. La synthèse mécanochimique est une nouvelle façon de favoriser les réactions par broyage dans un broyeur à boulets dans des conditions sans solvant.

Les structures à base de B telles que les ligands chélateurs se lient à un ion métallique (complexes clathrochélate). Il s'agit d'éléments constitutifs très stables et efficaces des structures supramoléculaires et des MOF. Les scientifiques ont synthétisé de nouvelles unités de ligands à base d'acide borique pyridine présentant la caractéristique unique d'une charge négative (anionique). Ils ont été associés à des ions métalliques dans l'auto-assemblage de motifs supramoléculaires.

À la fin du projet, les chercheurs sont parvenus à effectuer la synthèse de macrocycles à base de B et d'autres structures formées par auto-assemblage de multi-composants par le biais de la condensation d'acides boroniques avec d'autres molécules. Le projet BOROMAT a démontré la faisabilité de la production de nouveaux motifs supramoléculaires importants sur le plan industriel. En particulier, les structures poreuses à base de B devraient trouver des applications importantes dans les applications de stockage de gaz.

Informations connexes